JP6022466B2 - Emulsion-like reaction mixture and process for producing polyurethane foam from such reaction mixture - Google Patents

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Description

本発明は、エマルション内に第一相および第二相を含んでなり、その中に、ポリオール、発泡剤、界面活性剤およびイソシアネートを含んでなる、ポリウレタンへの転化に適したエマルション状反応混合物に関する。本発明はまた、そのような反応混合物を供給することによるポリウレタン発泡体の製造方法、ポリウレタン発泡体を製造するための、そのような反応混合物の使用、および得られたポリウレタン発泡体に関する。   The present invention relates to an emulsion-like reaction mixture suitable for conversion to polyurethane comprising a first phase and a second phase in an emulsion, which comprises a polyol, a blowing agent, a surfactant and an isocyanate. . The invention also relates to a process for the production of polyurethane foam by feeding such a reaction mixture, the use of such a reaction mixture for producing a polyurethane foam and the resulting polyurethane foam.

工業的研究開発の1つの目的は、ナノセルラー(ナノ気泡)発泡体を製造することである。ナノセルラー発泡体の1つの適用分野は、例えば、建物、管および冷却装置の断熱である。このために、クヌーセン効果の利点を利用することができる。発泡体の内部構造が、気体分子の平均自由行程の範囲内であれば、熱伝導性は著しく低下する。断熱にとっては、大きいブロック状で発泡体を製造できることが好ましい。常套のプラスチック発泡体は、典型的には、1cmあたり10〜10個の気泡を含む。気泡密度を10cm−3より高くすることが望ましい。 One purpose of industrial research and development is to produce nanocellular foams. One field of application of nanocellular foams is, for example, thermal insulation of buildings, tubes and cooling devices. For this, the advantage of the Knudsen effect can be exploited. If the internal structure of the foam is within the range of the mean free path of gas molecules, the thermal conductivity is significantly reduced. For heat insulation, it is preferable that the foam can be produced in a large block shape. Conventional plastic foams typically contain 10 3 to 10 6 cells per cm 3 . It is desirable that the bubble density be higher than 10 9 cm −3 .

ポリマー発泡体は、様々な発泡剤を用いて製造される。ポリマー、重合液体または重合性混合物を発泡させるために、発泡剤を使用する。発泡剤は、気体状であるか、或いは重合反応熱または加熱によって蒸発する高揮発性成分であってよい。   Polymer foams are manufactured using various foaming agents. A foaming agent is used to foam the polymer, polymerization liquid or polymerizable mixture. The blowing agent may be gaseous or may be a highly volatile component that evaporates with heat or heat of polymerization reaction.

続いて、系は過飽和状態になり、気泡が生じやすくなる。この状態では、系は熱力学的に平衡ではなく、そうなるためには、気泡の核形成の過程が必要とされる。均一核形成および不均一核形成のいずれについても、この過程は、個々の気泡を形成するために越えなければならないエネルギー障壁を伴う。生じる発泡体は、マクロセルラーである。   Subsequently, the system becomes supersaturated and bubbles are likely to be generated. In this state, the system is not thermodynamically balanced, and to do so requires a bubble nucleation process. For both homogeneous and heterogeneous nucleation, this process involves an energy barrier that must be overcome to form individual bubbles. The resulting foam is macrocellular.

一般に、技術的応用における核形成過程の詳細はほとんど知られておらず、制御することが困難である。変更によって、発泡体の均質性および特性についてかなり多様な生成物が生じ得る。粒子の添加または気泡の導入が、核形成を開始する試みにおいて実施されるが、この方法では、気泡の数密度を著しく高くすることはできない。また、最終生成物に不均一な粒子が残る。   In general, little is known about the details of the nucleation process in technical applications and it is difficult to control. Changes can result in a fairly diverse product of foam homogeneity and properties. Although particle addition or bubble introduction is performed in an attempt to initiate nucleation, the number density of bubbles cannot be significantly increased with this method. In addition, non-uniform particles remain in the final product.

マイクロエマルションは、非常に高い圧力の必要性を回避する1つの方法であり得る。マイクロエマルションは、界面活性剤を使用して、水および油状物を、巨視的に均一で熱力学的に安定なナノメートル構造分散体に転化することによって生じる。組成、圧力および温度を適当に選択することによって、非常に多様な構造を形成することができる。例えば、水中油(O/W)型マイクロエマルションは、外膜としての界面活性剤膜を有するナノメートル寸法油状物小滴として、油状物を含有する。油状物、概して縮合炭化水素は、エタンやプロパンのような短鎖炭化水素、または二酸化炭素に置き換えることもできる。とりわけ、逆の構造である油中水型または二酸化炭素中水型マイクロエマルションが、より近年の技術文献に記載されている。これらの型のマイクロエマルションでは、水性成分が内相であり、超臨界流体が外相である。つい最近では、非水極性成分のマイクロエマルション、ホモポリマーおよび両親媒性ブロックコポリマーのマイクロエマルションも報告されている。   Microemulsions can be one way to avoid the need for very high pressures. Microemulsions result from the use of surfactants to convert water and oils into macroscopically uniform and thermodynamically stable nanometer structure dispersions. By appropriately selecting the composition, pressure and temperature, a great variety of structures can be formed. For example, oil-in-water (O / W) microemulsions contain oils as nanometer sized oily droplets with a surfactant film as the outer film. Oils, typically condensed hydrocarbons, can be replaced by short chain hydrocarbons such as ethane or propane, or carbon dioxide. In particular, water-in-oil or water-in-carbon dioxide microemulsions having the opposite structure have been described in more recent technical literature. In these types of microemulsions, the aqueous component is the internal phase and the supercritical fluid is the external phase. More recently, microemulsions of non-aqueous polar components, homopolymers and amphiphilic block copolymer microemulsions have also been reported.

POSME法(超臨界マイクロエマルション膨張原理(Principle of Supercritical Microemulsion Expansion))では、発泡剤は、マイクロエマルションの極性相内に非常に小さい液滴として存在する。そのような液滴の直径は、1〜100nmの範囲であってよい。   In the POSME method (Principle of Supercritical Microemulsion Expansion), the blowing agent is present as very small droplets in the polar phase of the microemulsion. The diameter of such droplets can range from 1 to 100 nm.

POSME法は、DE 102 60 815 A1に記載されている。同文献は、発泡材料、および発泡材料の製造方法を開示している。ナノサイズ気泡含有発泡材料を、相転移および核形成法では通常存在するエネルギー障壁を越える必要性を伴わずに製造することが記載されている。関連する目的は、気泡数密度1012〜1018cm−3および気泡平均直径10nm〜10μmの発泡材料を制御して製造することである。このための主成分は、プール状第二流体の第一流体マトリックス中分散体である。反応空間において、第一流体はマトリックスとして存在し、第二流体はプール内に存在する。圧力および/または温度を調整することによって、第二流体を、液体に近い密度を有する近臨界または超臨界状態にする。第二流体は、プール状で完全にまたはほぼ完全に存在し、第一流体全体にわたって均一に分布する。放圧時、第二流体は気体様密度を有する状態に戻り、プールが膨張してナノメートル寸法の気泡が生じる。エネルギー障壁を越える必要はなく、発泡剤分子が、成長する気泡に拡散する必要はない。 The POSME method is described in DE 102 60 815 A1. This document discloses a foam material and a method for producing the foam material. It has been described that nano-sized bubble-containing foam materials can be produced without the need to overcome the energy barrier normally present in phase transition and nucleation processes. A related object is to control and produce foam materials with a cell number density of 10 12 to 10 18 cm −3 and an average cell diameter of 10 nm to 10 μm. The main component for this is a dispersion in the first fluid matrix of the pool-like second fluid. In the reaction space, the first fluid exists as a matrix and the second fluid exists in the pool. By adjusting the pressure and / or temperature, the second fluid is brought into a near critical or supercritical state having a density close to that of a liquid. The second fluid is present completely or almost completely in a pool and is uniformly distributed throughout the first fluid. Upon release, the second fluid returns to a gas-like density and the pool expands to produce nanometer sized bubbles. There is no need to cross the energy barrier and the blowing agent molecules need not diffuse into the growing bubbles.

第一流体として重合性物質が一般に有用であることが記載されているが、重合してポリアクリルアミドになるアクリルアミド、重合してメラミン樹脂になるメラミンしか記載されていない。第二流体は、メタンまたはエタンのような炭化水素、アルカノール、(ヒドロ)クロロフルオロカーボンおよび二酸化炭素からなる群から選択しなければならない。更に、両親媒性物質を使用しており、これは、第一流体に親和性である少なくとも1つのブロック、および第二流体に親和性である少なくとも1つのブロックを有さなければならない。   Although it is described that a polymerizable substance is generally useful as the first fluid, only acrylamide that is polymerized to polyacrylamide and melamine that is polymerized to melamine resin are described. The second fluid must be selected from the group consisting of hydrocarbons such as methane or ethane, alkanols, (hydro) chlorofluorocarbons and carbon dioxide. In addition, an amphiphile is used, which must have at least one block that is compatible with the first fluid and at least one block that is compatible with the second fluid.

従って、この特許文献では、ポリマーを形成するために必要とされる反応成分が、エマルションの同じ相に存在する。   Thus, in this patent document, the reaction components required to form the polymer are present in the same phase of the emulsion.

超臨界溶媒中重合性反応混合物の別の例は、US 5,387,619に開示されている。この文献は、超臨界または近臨界流体、特に超臨界二酸化炭素と混合することによって、流体状反応性有機材料における化学反応を阻害する方法に関する。この方法は、官能的に適合する有機分子間で通常起こる化学反応を抑制するために、超臨界流体(好ましくは二酸化炭素)を使用する可能性を含む。この反応は、予め定められた、しかしながら通常とは異なる時点で起こり得る。とりわけ、ポリオール、二酸化炭素、触媒およびMDIを含んでなる系が記載されている。未臨界条件に圧力を下げた後、重付加反応が起こり、これは、混合物の粘度の急上昇によって観察されている。   Another example of a polymerizable reaction mixture in a supercritical solvent is disclosed in US 5,387,619. This document relates to a method for inhibiting chemical reactions in fluid reactive organic materials by mixing with supercritical or near-critical fluids, in particular supercritical carbon dioxide. This method includes the possibility of using a supercritical fluid (preferably carbon dioxide) to suppress chemical reactions that normally occur between functionally compatible organic molecules. This reaction can occur at a predetermined but unusual time. In particular, a system comprising polyol, carbon dioxide, catalyst and MDI is described. After reducing the pressure to subcritical conditions, a polyaddition reaction occurs, which has been observed by a sudden increase in the viscosity of the mixture.

ポリウレタン発泡体は、EP 0 353 061 A2に記載されているように、TDI成分に超臨界二酸化炭素を溶解し、このようにして発泡体形成における発泡剤として役立たせることによって製造できる。しかしながら、マイクロセルラー発泡体またはナノセルラー発泡体については何も報告されていない。   Polyurethane foams can be produced by dissolving supercritical carbon dioxide in the TDI component and thus serving as a foaming agent in foam formation, as described in EP 0 353 061 A2. However, nothing has been reported about microcellular foams or nanocellular foams.

ポリマーを製造するための別の方法は界面重合である。ポリマーを生成するための2つの反応体を、相の間の界面で反応させる。よく知られている1つの例は、互いに混ざらない、それぞれにとって適当な溶媒中のヘキサメチレンジアミンおよびセバコイルクロリドを巨視的界面を介して反応させる、ナイロン−6,10の製造である。   Another method for producing the polymer is interfacial polymerization. The two reactants to produce the polymer are reacted at the interface between the phases. One well-known example is the production of nylon-6,10 in which hexamethylenediamine and sebacoyl chloride in a suitable solvent for each are reacted through a macroscopic interface that are not miscible with each other.

両方の相における化学成分を用いて発泡体を製造する例は、WO 2004/050752 A1に開示されている。同文献は、超臨界流体を用いることによって高内相エマルション(HIPE)発泡体および逆高内相エマルション(I−HIPE)発泡体を製造するための組成物および方法に関する。このタイプの発泡体はとりわけ、吸収物品に有用である。この方法は、少なくとも1種の超吸収前駆体モノマーを有効量含んでなる水相と、超臨界流体相とを混合する工程を含む。超臨界相の1つまたは水相の中の酸化開始剤と、別の超臨界相および水相の中の還元開始剤とを混合する。超臨界相および水相はエマルションを形成しており、水相において、少なくとも1種の超吸収前駆体モノマーの重合が起こる。概して、酸化開始剤と還元開始剤の混合に続いて、レドックス重合が起こるが、水相と超臨界流体相の相境界では起こらない。   An example of producing a foam using chemical components in both phases is disclosed in WO 2004/050752 A1. The document relates to compositions and methods for producing high internal emulsion (HIPE) foams and inverse high internal emulsion (I-HIPE) foams by using supercritical fluids. This type of foam is particularly useful for absorbent articles. The method includes mixing an aqueous phase comprising an effective amount of at least one superabsorbent precursor monomer and a supercritical fluid phase. Mix an oxidation initiator in one of the supercritical phases or the aqueous phase with a reduction initiator in another supercritical and aqueous phase. The supercritical phase and the aqueous phase form an emulsion in which polymerization of at least one superabsorbent precursor monomer occurs. Generally, redox polymerization occurs following the mixing of the oxidation initiator and the reduction initiator, but not at the phase boundary between the aqueous phase and the supercritical fluid phase.

DE 102 60 815 A1DE 102 60 815 A1 US 5,387,619US 5,387,619 EP 0 353 061 A2EP 0 353 061 A2 WO 2004/050752 A1WO 2004/050752 A1

上記内容から、より小さい気泡寸法を有するポリウレタン発泡体の別の製造方法、およびその方法に使用される反応混合物が求められ続けていることは明らかである。   From the above, it is clear that there is a continuing need for alternative methods for producing polyurethane foams having smaller cell sizes and reaction mixtures used in the methods.

この目的が、エマルション内に第一相および第二相を含んでなり、その中に下記成分:
A)ヒドロキシル価が100mgKOH/g〜800mgKOH/g、好ましくは350mgKOH/g〜650mgKOH/gであって平均ヒドロキシル官能価が2以上である、ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルエステルポリオールおよびポリアクリレートポリオールからなる群から選択されるイソシアネート反応性化合物、
B)直鎖、分岐または環式C〜Cアルカン、直鎖、分岐または環式C〜Cフルオロアルカンおよび二酸化炭素からなる群から選択される発泡剤、
C)アルコキシル化アルカノール、アルコキシル化アルキルフェノール、アルコキシル化脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリアルキレンアミン、アルキルスルフェート、アルキルポリエーテル、アルキルポリグルコシド、ホスファチジルイノシトール、フッ素化界面活性剤、シロキサン基含有界面活性剤およびビス(2−エチル−1−ヘキシル)スルホスクシネートからなる群から選択される界面活性剤、
D)2以上のイソシアネート官能価を有するイソシアネート
を含んでなる、ポリウレタンへの転化に適したエマルション状反応混合物であって、
イソシアネート反応性化合物A)がエマルションの第一相に存在し、発泡剤B)が第二相に存在する反応混合物による本発明に従って達成されることが見いだされた。
This purpose comprises a first phase and a second phase in the emulsion, in which the following ingredients are:
A) Polyol, polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polyether ester having a hydroxyl number of 100 mg KOH / g to 800 mg KOH / g, preferably 350 mg KOH / g to 650 mg KOH / g and an average hydroxyl functionality of 2 or more An isocyanate-reactive compound selected from the group consisting of polyols and polyacrylate polyols;
B) a linear, branched or cyclic C 1 -C 5 alkanes, linear, blowing agent selected from branched or cyclic C 1 -C 5 fluoroalkanes and the group consisting of carbon dioxide,
C) alkoxylated alkanol, alkoxylated alkylphenol, alkoxylated fatty acid, fatty acid ester, polyalkyleneamine, alkyl sulfate, alkyl polyether, alkyl polyglucoside, phosphatidylinositol, fluorinated surfactant, siloxane group-containing surfactant and bis A surfactant selected from the group consisting of (2-ethyl-1-hexyl) sulfosuccinate;
D) An emulsion-like reaction mixture suitable for conversion to polyurethane comprising an isocyanate having an isocyanate functionality of 2 or more,
It has been found that this is achieved according to the invention with a reaction mixture in which the isocyanate-reactive compound A) is present in the first phase of the emulsion and the blowing agent B) is present in the second phase.

図1は、反応体を含む近臨界または超臨界発泡剤の、別の反応体を含む外相中のエマルションを示す。FIG. 1 shows an emulsion of a near-critical or supercritical blowing agent containing a reactant in an outer phase containing another reactant. 図2は、圧力低下後の、図1のエマルションの状態を示す。FIG. 2 shows the state of the emulsion of FIG. 1 after a pressure drop. 図3は、反応体が反応しているときの相境界の拡大図を示す。FIG. 3 shows an enlarged view of the phase boundary when the reactants are reacting. 図4は、本発明の実施例1で得られたポリウレタン発泡体の電子顕微鏡写真である。FIG. 4 is an electron micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 1 of the present invention. 図5は、本発明の実施例2で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。FIG. 5 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 2 of the present invention. 図6は、本発明の実施例3で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。FIG. 6 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 3 of the present invention. 図7は、本発明の実施例4で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。FIG. 7 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 4 of the present invention. 図8は、比較例5で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。FIG. 8 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Comparative Example 5.

本発明の組成物は、
発泡剤B)が、近臨界または超臨界状態で存在し、
イソシアネートD)が、組成物中のイソシアネートD)の総量に対して10重量%以上の割合で第二相に存在する
ことを特徴とする。
The composition of the present invention comprises:
The blowing agent B) is present in a near-critical or supercritical state,
Isocyanate D) is present in the second phase in a proportion of not less than 10% by weight, based on the total amount of isocyanate D) in the composition.

従って、本発明の反応混合物は、少なくとも部分的には互いに混ざらない隣接した2つの相を含んでなり、第一相はポリオールを含んでなり、第二相は発泡剤およびイソシアネートを含んでなる。第二相が内相として、即ち例えば第一相中液滴として存在することが好ましい。発泡剤は、超臨界状態で存在する。この条件は、臨界温度Tおよび臨界圧力pを超えることである。しかしながら、発泡剤は、近臨界状態で存在してもよい。これは、発泡剤の臨界温度Tが条件:

Figure 0006022466
を満たす温度Tが存在することを意味すると理解される。この条件は、
Figure 0006022466
または
Figure 0006022466
であってもよい。 Accordingly, the reaction mixture of the present invention comprises two adjacent phases that are at least partially immiscible with each other, the first phase comprises a polyol and the second phase comprises a blowing agent and an isocyanate. It is preferred that the second phase exists as an internal phase, i.e., for example, as a droplet in the first phase. The blowing agent exists in a supercritical state. This condition is that above the critical temperature T c and the critical pressure p c. However, the blowing agent may be present in a near critical state. This is based on the condition that the critical temperature T c of the blowing agent is:
Figure 0006022466
It is understood to mean that there exists a temperature T that satisfies This condition is
Figure 0006022466
Or
Figure 0006022466
It may be.

発泡剤は、例えば1nm〜100nmの液滴寸法で存在してよい。液滴寸法は3nm〜30nmであってもよい。液滴寸法は、例えば動的光散乱または小角中性子散乱によって測定することができ、平均液滴寸法として理解される。このタイプの液滴寸法は特に、本発明の反応混合物がマイクロエマルション状である場合に達成される。組成物のポリマー発泡体への更なる加工において、得られる発泡体内に小さい気泡寸法がもたらされるので、小さい液滴寸法が有利である。   The blowing agent may be present, for example, with a droplet size of 1 nm to 100 nm. The droplet size may be between 3 nm and 30 nm. Droplet size can be measured, for example, by dynamic light scattering or small angle neutron scattering and is understood as the average droplet size. This type of droplet size is achieved in particular when the reaction mixture according to the invention is in the form of a microemulsion. Small droplet sizes are advantageous because further processing of the composition into polymer foam results in small cell sizes in the resulting foam.

また、イソシアネートは、組成物中のイソシアネートの総量に対して10重量%以上の割合で第二相に存在する。この割合は、より高くてもよく、例えば80重量%以上または90重量%以上である。イソシアネートは、発泡剤相に、溶解して、懸濁して、乳化してまたは別の形態で存在してよい。   Moreover, isocyanate exists in a 2nd phase in the ratio of 10 weight% or more with respect to the total amount of the isocyanate in a composition. This proportion may be higher, for example 80% or more or 90% or more. The isocyanate may be dissolved, suspended, emulsified or otherwise present in the blowing agent phase.

反応混合物を生成した後、乳化発泡剤を気相に転化し、それによってマイクロセルラー発泡体またはナノセルラー発泡体を形成するために、未臨界条件にしてよい。同時に、イソシアネートが、発泡体の気泡壁を硬化させる、ポリオールとの界面重合に利用可能になる。特定の理論に拘束されることなく、界面活性剤量は、ポリオールとイソシアネートを互いに分離するにはもはや十分ではないと考えられる。本発明において、界面重合とは、ポリオールとイソシアネートとの界面重付加反応を意味すると理解される。   After producing the reaction mixture, the emulsifying foaming agent may be subcritical conditions to convert it to the gas phase, thereby forming a microcellular foam or nanocellular foam. At the same time, the isocyanate becomes available for interfacial polymerization with the polyol, which cures the cell walls of the foam. Without being bound by a particular theory, it is believed that the amount of surfactant is no longer sufficient to separate the polyol and isocyanate from each other. In the present invention, interfacial polymerization is understood to mean an interfacial polyaddition reaction between a polyol and an isocyanate.

本発明に従って使用できるポリオールは、例えば62g/mol〜8000g/mol、好ましくは90g/mol〜5000g/mol、より好ましくは92g/mol〜1000g/molの数平均分子量Mを有してよい。単独のポリオールを添加する場合は、ヒドロキシル価はそのポリオールのヒドロキシル価である。混合物を添加する場合は、平均ヒドロキシル価を採用する。この値は、DIN 53240に従って測定してよい。上記ポリオールの平均ヒドロキシル官能価は2以上、例えば2〜6、好ましくは2.1〜5、より好ましくは2.2〜4の範囲である。 Polyols that can be used according to the present invention may have a number average molecular weight M n of, for example, 62 g / mol to 8000 g / mol, preferably 90 g / mol to 5000 g / mol, more preferably 92 g / mol to 1000 g / mol. When a single polyol is added, the hydroxyl number is that of the polyol. When adding the mixture, the average hydroxyl number is employed. This value may be measured according to DIN 53240. The average hydroxyl functionality of the polyol is 2 or more, for example 2-6, preferably 2.1-5, more preferably 2.2-4.

本発明に従って使用できるポリエーテルポリオールの例は、カチオン開環によるテトラヒドロフランの重合によって得ることができるポリテトラメチレングリコールポリエーテルである。   An example of a polyether polyol that can be used according to the invention is a polytetramethylene glycol polyether obtainable by polymerization of tetrahydrofuran by cationic ring opening.

別の有用なポリエーテルポリオールは、二官能性または多官能性スターター分子へのスチレンオキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドおよび/またはエピクロロヒドリンの付加生成物を包含する。   Another useful polyether polyol includes the addition product of styrene oxide, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and / or epichlorohydrin to a difunctional or polyfunctional starter molecule.

適当なスターター分子の例は、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブチルジグリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、ペンタエリスリトール、ソルビトール、スクロース、エチレンジアミン、トルエンジアミン、トリエタノールアミン、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、およびこのタイプのポリオールとジカルボン酸との低分子量ヒドロキシル含有エステルである。   Examples of suitable starter molecules are water, ethylene glycol, diethylene glycol, butyl diglycol, glycerol, diethylene glycol, trimethylolpropane, propylene glycol, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, ethylenediamine, toluenediamine, triethanolamine, 1,4- Butanediol, 1,6-hexanediol, and low molecular weight hydroxyl-containing esters of this type of polyol and dicarboxylic acid.

本発明に従って使用できるポリエステルポリオールは、ジオールおよび更にトリオールおよびテトラオールと、ジカルボン酸および更にトリカルボン酸およびテトラカルボン酸またはヒドロキシカルボン酸またはラクトンとの重縮合物を包含する。遊離ポリカルボン酸に代えて、対応するポリカルボン酸無水物または対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステルを、ポリエステルの調製に使用することもできる。   Polyester polyols that can be used according to the invention include polycondensates of diols and further triols and tetraols with dicarboxylic acids and further tricarboxylic acids and further tetracarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids or lactones. Instead of the free polycarboxylic acids, the corresponding polycarboxylic anhydrides or the corresponding polycarboxylic esters of lower alcohols can also be used for the preparation of the polyesters.

適当なジオールの例は、エチレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、例えばポリエチレングリコール、更には1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールおよびそれらの異性体、ネオペンチルグリコール、またはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルである。これらに加えて、使用できる他のポリオールは、トリメチロールプロパン、グリセロール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、トリメチロールベンゼンまたはトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートのようなポリオールである。   Examples of suitable diols are ethylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, as well as 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and isomers thereof, neopentyl glycol, or hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester. In addition to these, other polyols that can be used are polyols such as trimethylolpropane, glycerol, erythritol, pentaerythritol, trimethylolbenzene or trishydroxyethyl isocyanurate.

使用できるポリカルボン酸の例は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、グルタル酸、テトラクロロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マロン酸、スベリン酸、コハク酸、2−メチルコハク酸、3,3−ジエチルグルタル酸、2,2−ジメチルコハク酸、ドデカン二酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、ダイマー脂肪酸、トリマー脂肪酸、クエン酸またはトリメリット酸である。対応する無水物を、酸の供給源として使用することもできる。   Examples of polycarboxylic acids that can be used are phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, tetrachlorophthalic acid, maleic acid , Fumaric acid, itaconic acid, malonic acid, suberic acid, succinic acid, 2-methylsuccinic acid, 3,3-diethylglutaric acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, dodecanedioic acid, endomethylenetetrahydrophthalic acid, dimer fatty acid, Trimer fatty acid, citric acid or trimellitic acid. The corresponding anhydride can also be used as a source of acid.

エステル化されるポリオールの平均官能価が2以上であれば、モノカルボン酸、例えば安息香酸およびヘキサンカルボン酸を更に使用することもできる。   If the average functionality of the polyol to be esterified is 2 or more, monocarboxylic acids such as benzoic acid and hexanecarboxylic acid can also be used.

末端ヒドロキシル基含有ポリエステルポリオールの調製において追加反応体として使用してよいヒドロキシカルボン酸の例は、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸、ヒドロキシステアリン酸などである。適当なラクトンは、カプロラクトン、ブチロラクトンおよび同族体を包含する。   Examples of hydroxycarboxylic acids that may be used as additional reactants in the preparation of terminal hydroxyl group-containing polyester polyols are hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid, hydroxystearic acid and the like. Suitable lactones include caprolactone, butyrolactone and homologues.

本発明に従って使用できるポリカーボネートポリオールは、ヒドロキシル含有ポリカーボネート、例えばポリカーボネートジオールである。それらは、カルボン酸誘導体(例えば、ジフェニルカーボネート、ジメチルカーボネートまたはホスゲン)とポリオール(好ましくはジオール)との反応によって、またはエポキシド(例えばプロピレンオキシド)と二酸化炭素との反応によって得ることができる。   Polycarbonate polyols that can be used according to the present invention are hydroxyl-containing polycarbonates such as polycarbonate diols. They can be obtained by reaction of carboxylic acid derivatives (eg diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene) with polyols (preferably diols) or by reaction of epoxides (eg propylene oxide) with carbon dioxide.

このタイプのジオールの例は、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビスヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールA、および前記化合物のラクトン変性ジオールである。   Examples of this type of diol are ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8- Octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, di Butylene glycol, polybutylene glycol, bisphenol A, and lactone-modified diols of the above compounds.

ポリエーテル−ポリカーボネートジオールを、純ポリカーボネートジオールに代えてまたは加えて使用することもできる。   Polyether-polycarbonate diols can also be used instead of or in addition to pure polycarbonate diols.

本発明に従って使用できるポリエーテルエステルポリオールは、エーテル基、エステル基およびヒドロキシル基を含有する化合物である。ポリエーテルエステルポリオールの調製に適している化合物は、12個までの炭素原子を有する有機ジカルボン酸、好ましくは4〜6個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸、または芳香族ジカルボン酸であり、それらは単独でまたは混合物として使用される。挙げられる例は、スベリン酸、アゼライン酸、デカンジカルボン酸、マレイン酸、マロン酸、フタル酸、ピメリン酸およびセバシン酸、特に、グルタル酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、フタル酸、テレフタル酸およびイソテレフタル酸である。使用できる、これら酸の誘導体の例は、それらの無水物、並びに1〜4個の炭素原子を有する低分子量一価アルコールとのそれらのエステルおよびセミエステルである。   Polyether ester polyols that can be used in accordance with the present invention are compounds containing ether groups, ester groups and hydroxyl groups. Suitable compounds for the preparation of polyetherester polyols are organic dicarboxylic acids having up to 12 carbon atoms, preferably aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 6 carbon atoms, or aromatic dicarboxylic acids, Are used alone or as a mixture. Examples which may be mentioned are suberic acid, azelaic acid, decanedicarboxylic acid, maleic acid, malonic acid, phthalic acid, pimelic acid and sebacic acid, in particular glutaric acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, phthalic acid, terephthalic acid and Isoterephthalic acid. Examples of derivatives of these acids that can be used are their anhydrides and their esters and semiesters with low molecular weight monohydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms.

ポリエーテルエステルポリオールを調製するために使用される別の成分は、多価アルコールのようなスターター分子のアルコキシル化によって得られるポリエーテルポリオールである。スターター分子は少なくとも二官能性であるが、場合により、より高官能性のスターター分子、特に三官能性のスターター分子を含有してもよい。   Another component used to prepare the polyetherester polyol is a polyether polyol obtained by alkoxylation of a starter molecule such as a polyhydric alcohol. The starter molecule is at least difunctional but may optionally contain higher functionality starter molecules, especially trifunctional starter molecules.

スターター分子の例は、第一級ヒドロキシル基を有し、18g/mol〜400g/molまたは62g/mol〜200g/molの数平均分子量Mを有するジオール、例えば、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、2−ブチン−1,4−ジオール、エーテルジオール、例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール、テトラブチレングリコール、ジヘキシレングリコール、トリヘキシレングリコール、テトラヘキシレングリコール、およびアルキレングリコール(例えばジエチレングリコール)のオリゴマー混合物である。 Examples of starter molecules are diols having primary hydroxyl groups and having a number average molecular weight M n of 18 g / mol to 400 g / mol or 62 g / mol to 200 g / mol, such as 1,2-ethanediol, 1 , 3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decane Diol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propane Diol, 2-butene-1,4-diol, 2-butyne-1,4-diol, ether diol, such as diethylene glycol , Triethylene glycol, tetraethylene glycol, dibutylene glycol, tributylene glycol, tetrabutylene glycol, dihexylene glycol, trihexylene glycol, tetrahexylene glycol, and an oligomeric mixture of alkylene glycols (eg, diethylene glycol).

ジオールに加えて、2〜8または3〜4の数平均官能価を有するポリオールを更に使用してもよく、その例は、1,1,1−トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、グリセロール、ソルビタンおよびペンタエリスリトール、および好ましくは18g/mol〜400g/molまたは62g/mol〜200g/molの平均分子量を有し、トリオールまたはテトラオールから出発したポリエチレンオキシドポリオールである。   In addition to diols, polyols having a number average functionality of 2-8 or 3-4 may further be used, examples being 1,1,1-trimethylolpropane, triethanolamine, glycerol, sorbitan and Pentaerythritol and preferably a polyethylene oxide polyol having an average molecular weight of 18 g / mol to 400 g / mol or 62 g / mol to 200 g / mol and starting from triols or tetraols.

ポリアクリレートポリオールは、ヒドロキシル含有オレフィン性不飽和モノマーのラジカル重合によって、または場合により別のオレフィン性不飽和モノマーを伴ってよいヒドロキシル含有オレフィン性不飽和モノマーのラジカル共重合によって得ることができる。別のオレフィン性不飽和モノマーの例は、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、スチレン、アクリル酸、アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリルである。適当なヒドロキシル含有オレフィン性不飽和モノマーは特に、2−ヒドロキシルエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリル酸へのプロピレンオキシドの付加によって得ることができるヒドロキシプロピルアクリレート異性体混合物、およびメタクリル酸へのプロピレンオキシドの付加によって得ることができるヒドロキシプロピルメタクリレート異性体混合物である。末端ヒドロキシル基は、保護された状態で存在してもよい。適当なラジカル開始剤は、アゾ化合物の群から選択される開始剤、例えばアゾイソブチロニトリル(AIBN)、またはペルオキシドの群から選択される開始剤、例えばジ−tert−ブチルペルオキシドである。   Polyacrylate polyols can be obtained by radical polymerization of hydroxyl-containing olefinically unsaturated monomers or by radical copolymerization of hydroxyl-containing olefinically unsaturated monomers, which may optionally be accompanied by another olefinically unsaturated monomer. Examples of other olefinically unsaturated monomers are ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, styrene, acrylic acid, acrylonitrile And / or methacrylonitrile. Suitable hydroxyl-containing olefinically unsaturated monomers are in particular 2-hydroxylethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, a hydroxypropyl acrylate isomer mixture obtainable by addition of propylene oxide to acrylic acid, and propylene to methacrylic acid Hydroxypropyl methacrylate isomer mixture which can be obtained by addition of oxides. The terminal hydroxyl group may be present in a protected state. Suitable radical initiators are initiators selected from the group of azo compounds, such as azoisobutyronitrile (AIBN), or initiators selected from the group of peroxides, such as di-tert-butyl peroxide.

本発明に使用できる発泡剤B)は、近臨界または超臨界状態で使用してよい。例えば、超臨界二酸化炭素を使用してよい。二酸化炭素は外部から導入するか、または、水とイソシアネート基との反応によって生成してもよい。別の発泡剤の例は、直鎖C〜Cアルカン、分岐C〜Cアルカンおよび環式C〜Cアルカンである。発泡剤の特定の例は、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタンおよび/またはシクロペンタンである。別の例は、メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタンおよび/またはシクロペンタンの、部分フッ素化誘導体または過フッ素化誘導体である。 The blowing agent B) that can be used in the present invention may be used in a near-critical or supercritical state. For example, supercritical carbon dioxide may be used. Carbon dioxide may be introduced from the outside or may be generated by reaction of water with isocyanate groups. Examples of other blowing agents are linear C 1 -C 5 alkanes, branched C 4 -C 5 alkanes and cyclic C 3 -C 5 alkanes. Specific examples of blowing agents are methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane and / or cyclopentane. Another example is a partially fluorinated or perfluorinated derivative of methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane and / or cyclopentane.

本発明に従って界面活性剤成分C)として使用できるアルコキシル化アルカノールの例は、6〜30個の炭素原子を有する直鎖または分岐アルカノールと、2〜100個のアルキレンオキシド単位を有するポリアルキレングリコールとのエーテルである。それらは例えば、15〜20個の炭素原子を有する直鎖アルカノールと、5〜30個のエチレンオキシド単位を有するポリアルキレングリコールとのエーテルであってよい。   Examples of alkoxylated alkanols that can be used as surfactant component C) according to the invention are linear or branched alkanols having 6 to 30 carbon atoms and polyalkylene glycols having 2 to 100 alkylene oxide units. Ether. They may be, for example, ethers of linear alkanols having 15 to 20 carbon atoms and polyalkylene glycols having 5 to 30 ethylene oxide units.

また、アルコキシル化アルキルフェノール、アルコキシル化脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリアルキレンアミン、アルキルスルフェート、アルキルポリエーテル、アルキルポリグルコシド、ホスファチジルイノシトール、フッ素化界面活性剤、ポリシロキサン基含有界面活性剤および/またはビス(2−エチル−1−ヘキシル)スルホスクシネートを使用することもできる。   Also, alkoxylated alkylphenols, alkoxylated fatty acids, fatty acid esters, polyalkyleneamines, alkyl sulfates, alkyl polyethers, alkylpolyglucosides, phosphatidylinositols, fluorinated surfactants, polysiloxane group-containing surfactants and / or bis ( 2-Ethyl-1-hexyl) sulfosuccinate can also be used.

フッ素化界面活性剤は、過フッ素化界面活性剤または部分フッ素化界面活性剤であってよい。その例は、部分フッ素化エトキシル化アルカノールまたはカルボン酸、例えばペルフルオロオクタン酸である。   The fluorinated surfactant may be a perfluorinated surfactant or a partially fluorinated surfactant. Examples are partially fluorinated ethoxylated alkanols or carboxylic acids such as perfluorooctanoic acid.

ポリシロキサン基含有界面活性剤の例は、シロキサン末端ポリアルキレンオキシドポリエーテルであってよい。これらの界面活性剤は、直鎖または分岐構造を有してよい。本発明に従って使用されるこのタイプの界面活性剤は、例えば、Si−H基含有ポリシロキサンによる不飽和化合物のヒドロシリル化によって得ることができる。不飽和化合物は特に、アリルアルコールとエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドとの反応生成物であってよい。   An example of a polysiloxane group-containing surfactant may be a siloxane-terminated polyalkylene oxide polyether. These surfactants may have a linear or branched structure. This type of surfactant used according to the invention can be obtained, for example, by hydrosilylation of unsaturated compounds with Si-H group-containing polysiloxanes. The unsaturated compound may in particular be a reaction product of allyl alcohol and ethylene oxide or propylene oxide.

界面活性剤は、例えば、ポリエーテルアルコールとSi−Cl基含有ポリシロキサンとの反応によって得ることもできる。ポリエーテルにおいて、全末端基がシロキサン末端であってよい。混合末端基が存在することもでき、シロキサン末端基およびヒドロキシ末端基または反応官能化ヒドロキシ末端基、例えばメトキシ基が存在してよい。シロキサン末端は、モノシロキサン基R3Si-O-、或いは例えばnが1〜100である、オリゴまたはポリシロキサン基R3Si-O-[R2Si-O]n-[AO]であってよい。分岐界面活性剤の場合、シロキサン末端は、例えばmが0〜10である、R3Si-O-RSi[AO]-O-[R2Si-O]m-O-SiR3に従って、またはm+nが0〜250であるR3Si-O-[RSi[AO]]n-O-[R2Si-O]m-O-SiR3に従った櫛型ポリマーとして、構成されていてもよい。これらの場合、R基は好ましくはアルキル基、特にメチル基である。基[AO]は、ポリアルキレンオキシド基、好ましくはポリエチレンオキシドおよび/またはポリプロピレンオキシドである。基[AO]は、結合基、例えばCを介してシロキサンに結合してもよい。 The surfactant can also be obtained, for example, by reaction between polyether alcohol and Si—Cl group-containing polysiloxane. In the polyether, all end groups may be siloxane ends. Mixed end groups can also be present, and siloxane end groups and hydroxy end groups or reaction functionalized hydroxy end groups such as methoxy groups can be present. The siloxane end is a monosiloxane group R 3 Si—O— or an oligo or polysiloxane group R 3 Si—O— [R 2 Si—O] n — [AO], for example, where n is 1 to 100, Good. In the case of branched surfactants, the siloxane ends are for example according to R 3 Si—O—RSi [AO] —O— [R 2 Si—O] m —O—SiR 3 , where m is 0 to 10 or m + n. May be configured as a comb polymer according to R 3 Si—O— [RSi [AO]] n —O— [R 2 Si—O] m —O—SiR 3 wherein In these cases, the R group is preferably an alkyl group, in particular a methyl group. The group [AO] is a polyalkylene oxide group, preferably polyethylene oxide and / or polypropylene oxide. The group [AO] may be bonded to the siloxane via a linking group, for example C 3 H 6 .

本発明の組成物は更に、成分D)として、2以上のイソシアネート官能価を有するイソシアネートを含有する。このタイプのイソシアネートは、ポリイソシアネートとも称される。従って、反応混合物を反応させると、ポリウレタン発泡体またはポリイソシアヌレート発泡体が得られる。   The composition according to the invention further contains as component D) an isocyanate having an isocyanate functionality of 2 or more. This type of isocyanate is also referred to as polyisocyanate. Accordingly, when the reaction mixture is reacted, a polyurethane foam or a polyisocyanurate foam is obtained.

このタイプの適当なポリイソシアネートの例は、1,4−ブチレンジイソシアネート、1,5−ペンタンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートおよび/または2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、異性体ビス(4,4’−イソシアナトシクロヘキシル)メタンまたはそれらの任意の異性体含量を有する混合物、1,4−シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)および/または2,6−トリレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)および/または2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートおよび/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートまたは高級同族体(重合体MDI)、1,3−ビス(2−イソシアナトプロプ−2−イル)ベンゼン(TMXDI)および/または1,4−ビス(2−イソシアナトプロプ−2−イル)ベンゼン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン(XDI)、C〜Cアルキル基を有するアルキル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート(リジンジイソシアネート)である。 Examples of suitable polyisocyanates of this type are 1,4-butylene diisocyanate, 1,5-pentane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), 2,2,4-trimethylhexa Methylene diisocyanate and / or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, isomeric bis (4,4′-isocyanatocyclohexyl) methane or mixtures having any isomer content thereof, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate (TDI) and / or 2,6-tolylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and / or 2,4′-diphenylmethane diisocyanate and / or 4,4′-diphenylmethane diisocyanate or higher homologues (polymer MDI), 1,3-bis (2-isocyanatoprop-2-yl) benzene (TMXDI) and / or 1,4-bis (2-isocyanatoprop-2-yl) benzene, 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene (XDI), alkyl having C 1 -C 6 alkyl group - 2,6-diisocyanatohexanoate (lysine diisocyanate).

上記したポリイソシアネートに加えて、ウレトジオン構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、カルボジイミド構造、ウレトンイミン構造、アロファネート構造、ビウレット構造、アミド構造、イミノオキサジアジンジオン構造および/またはオキサジアジントリオン構造を有する変性ジイソシアネート、並びに一分子あたり3個以上のイソシアネート基を有する未変性ポリイソシアネート、例えば、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(ノナントリイソシアネート)またはトリフェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネートを更に使用することもできる。   Modifications having a uretdione structure, isocyanurate structure, urethane structure, carbodiimide structure, uretonimine structure, allophanate structure, biuret structure, amide structure, iminooxadiazinedione structure and / or oxadiazinetrione structure in addition to the above polyisocyanates Diisocyanates, as well as unmodified polyisocyanates having 3 or more isocyanate groups per molecule, such as 4-isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate (nonane triisocyanate) or triphenylmethane-4,4 ′, 4 ′ '-Triisocyanate can also be used.

反応混合物において、イソシアネート中のイソシアネート基の数と、成分A)のイソシアネート反応性基の数は、70:100〜500:100の比であってよい。この指数は、180:100〜330:100または90:100〜140:100の範囲であってもよい。   In the reaction mixture, the number of isocyanate groups in the isocyanate and the number of isocyanate-reactive groups in component A) may be a ratio of 70: 100 to 500: 100. This index may be in the range of 180: 100 to 330: 100 or 90: 100 to 140: 100.

本発明の反応混合物において、成分A)、B)、C)およびD)が存在する割合は、例えば以下であってよく、これらの合計は常に100重量%以下である:
成分A):5重量%〜70重量%、好ましくは10重量%〜60重量%、より好ましくは20重量%〜50重量%;
成分B):1重量%〜30重量%、好ましくは2重量%〜20重量%、より好ましくは3重量%〜15重量%;
成分C):1重量%〜50重量%、好ましくは3重量%〜30重量%、より好ましくは5重量%〜25重量%;および
成分D):5重量%〜80重量%、好ましくは20重量%〜70重量%、より好ましくは30重量%〜60重量%。
The proportion of components A), B), C) and D) present in the reaction mixture according to the invention can be, for example,
Component A): 5% to 70% by weight, preferably 10% to 60% by weight, more preferably 20% to 50% by weight;
Component B): 1% to 30% by weight, preferably 2% to 20% by weight, more preferably 3% to 15% by weight;
Component C): 1 wt% to 50 wt%, preferably 3 wt% to 30 wt%, more preferably 5 wt% to 25 wt%; and Component D): 5 wt% to 80 wt%, preferably 20 wt% % To 70% by weight, more preferably 30% to 60% by weight.

本発明の態様を以下に説明する。これらの態様は、明らかに矛盾しない限りは互いに自在に組み合わせてよい。   Embodiments of the present invention are described below. These aspects may be freely combined with each other unless clearly contradicted.

本発明の反応混合物の1つの態様では、イソシアネートD)は、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートを含んでなる。   In one embodiment of the reaction mixture of the present invention, isocyanate D) comprises diphenylmethane-4,4'-diisocyanate and tolylene diisocyanate.

意外なことに、ジフェニルメタンジイソシアネート系イソシアネート(2,2’−および/または2,4’−および/または4,4’−MDIまたは重合体MDI)と、少なくとも二酸化炭素可溶性のイソシアネートとの組み合わせによって、著しく微細な発泡体が製造されることが見いだされた。   Surprisingly, the combination of diphenylmethane diisocyanate-based isocyanates (2,2′- and / or 2,4′- and / or 4,4′-MDI or polymeric MDI) with at least carbon dioxide soluble isocyanates It has been found that extremely fine foams are produced.

本発明では、ジフェニルメタンジイソシアネート系イソシアネートを、TDI(好ましくは、2,4−TDIおよび/または2,6−TDI)と組み合わせることが好ましい。   In the present invention, diphenylmethane diisocyanate-based isocyanate is preferably combined with TDI (preferably 2,4-TDI and / or 2,6-TDI).

本発明の反応混合物の別の態様では、イソシアネートD)は、組成物中のイソシアネートD)の総量に対して90重量%〜100重量%の割合で第二相に存在する。即ち、イソシアネートは、好ましくは完全にまたは実質的には完全に、発泡剤相に存在する。イソシアネートの割合は、95重量%〜100重量%または98重量%〜100重量%の範囲であってもよい。発泡剤相に溶解したイソシアネートの割合が増加し、対応してポリオール相に溶解したイソシアネートの割合が減少すると、重合が相界面で進行できる有効性が高くなる。   In another embodiment of the reaction mixture of the present invention, isocyanate D) is present in the second phase in a proportion of 90% to 100% by weight relative to the total amount of isocyanate D) in the composition. That is, the isocyanate is preferably present completely or substantially completely in the blowing agent phase. The proportion of isocyanate may range from 95% to 100% by weight or from 98% to 100% by weight. Increasing the proportion of isocyanate dissolved in the blowing agent phase and correspondingly decreasing the proportion of isocyanate dissolved in the polyol phase increases the effectiveness with which polymerization can proceed at the phase interface.

有利には、本発明の反応混合物において、イソシアネートD)は発泡剤B)に溶解している。本発明では、異なったイソシアネートの混合物も包含される。   Advantageously, in the reaction mixture according to the invention, the isocyanate D) is dissolved in the blowing agent B). In the present invention, mixtures of different isocyanates are also included.

本発明の反応混合物の別の態様では、反応混合物は、30bar〜300barの圧力および0℃〜100℃の温度で存在する。圧力は、40bar〜150barまたは60bar〜100barの範囲であってもよい。温度は、10℃〜80℃または20℃〜60℃の範囲であってもよい。   In another aspect of the reaction mixture of the present invention, the reaction mixture is present at a pressure of 30 bar to 300 bar and a temperature of 0 ° C to 100 ° C. The pressure may be in the range of 40 bar to 150 bar or 60 bar to 100 bar. The temperature may be in the range of 10 ° C to 80 ° C or 20 ° C to 60 ° C.

本発明の反応混合物の別の態様では、イソシアネート反応性成分A)は、240mgKOH/g〜340mgKOH/gのヒドロキシル価を有する二官能性ポリエステルポリオールを含んでなる。   In another embodiment of the reaction mixture of the present invention, the isocyanate-reactive component A) comprises a bifunctional polyester polyol having a hydroxyl number of 240 mg KOH / g to 340 mg KOH / g.

本発明の方法の別の態様では、界面活性剤B)は、ジメチルシロキサン単位数が5以下である、オリゴジメチルシロキサン末端基含有ポリエチレンオキシドポリエーテルである。このタイプのポリエーテルは例えば、理想式:R’O-[CH2CH2O]o-X-SiR(O-SiR3)((O-SiR2)pR)[式中、R=CH、R’=H、CHまたはCOCH]によって示される。式中、Xは、任意の連結基、例えばアルキル−αまたはω−ジイルであってよく、oは1〜100、好ましくは5〜30、より好ましくは10〜20であり、pは2以下である。基Xは例えば-CH2-CH2-CH2-であってよい。好ましい界面活性剤は、3−(ポリオキシエチレン)プロピルヘプタメチルトリシロキサンである。これは、商品名Q2-5211(登録商標)でDow Corningから市販されている。 In another embodiment of the method of the present invention, surfactant B) is an oligodimethylsiloxane end group-containing polyethylene oxide polyether having 5 or less dimethylsiloxane units. An example of this type of polyether is the ideal formula: R′O— [CH 2 CH 2 O] o —X—SiR (O—SiR 3 ) ((O—SiR 2 ) p R), where R═CH 3 , R ′ = H, CH 3 or COCH 3 ]. Where X may be any linking group, such as alkyl-α or ω-diyl, o is 1-100, preferably 5-30, more preferably 10-20 and p is 2 or less. is there. The group X may be, for example, —CH 2 —CH 2 —CH 2 —. A preferred surfactant is 3- (polyoxyethylene) propylheptamethyltrisiloxane. This is commercially available from Dow Corning under the trade name Q2-5211®.

本発明の反応混合物の別の態様では、成分は、下記割合:
・ヒドロキシル価290mgKOH/g〜320mgKOH/gの二官能性ポリエステルポリオールと、グリセロールとの混合物20重量%〜45重量%、
・二酸化炭素4重量%〜20重量%、
・シロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマー5重量%〜25重量%、および
・ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートおよびそれらの異性体および高官能性同族体と、2,4−トリレンジイソシアネートおよび2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物20重量%〜40重量%
で存在し、個々の成分の重量割合の合計は100重量%以下である。
In another embodiment of the reaction mixture of the present invention, the components are in the following proportions:
20% to 45% by weight of a mixture of a difunctional polyester polyol having a hydroxyl number of 290 mg KOH / g to 320 mg KOH / g and glycerol,
Carbon dioxide 4 wt% to 20 wt%,
5% to 25% by weight of siloxane-polyalkylene oxide copolymer, and diphenylmethane-4,4'-diisocyanate and its isomers and higher functional homologues, 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6- Mixture with tolylene diisocyanate 20% to 40% by weight
The total of the weight ratios of the individual components is 100% by weight or less.

本発明はまた、
・先の定義に従った意味を有する、イソシアネート反応性化合物A)、近臨界または超臨界状態で存在する発泡剤B)、界面活性剤C)およびイソシアネートD)を供給する工程、および
・得られた組成物の圧力を低下させて、発泡剤を気体状態に転化する工程
を含む、ポリウレタン発泡体の製造方法を提供する。
The present invention also provides
Providing an isocyanate-reactive compound A), a blowing agent B) present in a near-critical or supercritical state, a surfactant C) and an isocyanate D) having the meaning according to the previous definition, and A method for producing a polyurethane foam comprising the step of reducing the pressure of the composition to convert the foaming agent into a gaseous state is provided.

イソシアネートは、発泡剤相に少なくとも部分的に存在する。その中に溶解した状態で存在することが好ましい。発泡剤相中のイソシアネートは、条件が近臨界または超臨界である限りは、ポリオールと反応しない。発泡剤が膨張すると、イソシアネートとポリオールとは直接接触し、界面重合が起こり得る。   The isocyanate is at least partially present in the blowing agent phase. It is preferable that it exists in the state melt | dissolved in it. The isocyanate in the blowing agent phase does not react with the polyol as long as the conditions are near or supercritical. As the blowing agent expands, the isocyanate and polyol come into direct contact and interfacial polymerization can occur.

この方法は好ましくは、
・本発明に従った、イソシアネート反応性化合物A)、近臨界または超臨界状態で存在する発泡剤B)、および界面活性剤C)を含んでなる組成物を供給する工程、
・本発明に従ったイソシアネートD)を添加し、それによってイソシアネートD)が発泡剤B)中に移動する工程、および
・得られた組成物混合物の圧力を低下させて、発泡剤を気体状態に転化する工程
を含む。
This method is preferably
Supplying a composition according to the invention comprising an isocyanate-reactive compound A), a blowing agent B) present in a near-critical or supercritical state, and a surfactant C);
Adding the isocyanate D) according to the invention, whereby the isocyanate D) migrates into the blowing agent B) and reducing the pressure of the resulting composition mixture to bring the blowing agent into the gaseous state Including the step of conversion.

この変法ではまず、ポリオール相および発泡剤相を含んでなるエマルションまたはマイクロエマルションを調製する。続いて添加されるイソシアネートは、発泡剤相に少なくとも部分的に存在する。その中に溶解した状態で存在することが好ましい。発泡剤相中のイソシアネートは、条件が近臨界または超臨界状態である限りは、ポリオールと反応しない。発泡剤が膨張すると、イソシアネートとポリオールとは直接接触し、界面重合が起こり得る。   In this variant, first an emulsion or microemulsion comprising a polyol phase and a blowing agent phase is prepared. The subsequently added isocyanate is at least partially present in the blowing agent phase. It is preferable that it exists in the state melt | dissolved in it. The isocyanate in the blowing agent phase does not react with the polyol as long as the conditions are near or supercritical. As the blowing agent expands, the isocyanate and polyol come into direct contact and interfacial polymerization can occur.

この方法の1つの態様では、発泡剤含有組成物を、1bar〜300barの圧力および0℃〜100℃の温度で保持する。圧力は、10bar〜180barまたは20bar〜150barの範囲であってよい。温度は、10℃〜80℃または20℃〜60℃の範囲であってよい。   In one embodiment of this method, the blowing agent-containing composition is maintained at a pressure of 1 bar to 300 bar and a temperature of 0 ° C to 100 ° C. The pressure may be in the range of 10 bar to 180 bar or 20 bar to 150 bar. The temperature may range from 10 ° C to 80 ° C or from 20 ° C to 60 ° C.

この方法の別の態様では、密閉型内で発泡剤成分B)を未臨界状態に転化し、密閉型は、混合装置のミキシングヘッドの一部ではなく、混合物導入後に、その内部容積および/またはその内部圧力を外部作用によって変えることができるように設計されている。   In another aspect of this method, the blowing agent component B) is converted to a subcritical state in a closed mold, which is not part of the mixing head of the mixing device, and its internal volume and / or after introduction of the mixture. It is designed so that its internal pressure can be changed by external action.

本発明は更に、
・本発明に従った、イソシアネート反応性化合物A)および界面活性剤C)を含んでなる組成物を供給する工程、
・本発明に従った、近臨界または超臨界状態で存在する発泡剤成分B)と、発泡剤B)中に存在するイソシアネートD)とを含んでなる組成物を供給する工程、
・2つの組成物を混合する工程、
・得られた組成物混合物の圧力を低下させて、発泡剤を気体状態に転化する工程
を含む、ポリウレタン発泡体の製造方法を提供する。
The present invention further includes
Supplying a composition comprising an isocyanate-reactive compound A) and a surfactant C) according to the invention,
Supplying a composition according to the invention comprising a blowing agent component B) present in a near-critical or supercritical state and an isocyanate D) present in the blowing agent B);
-Mixing the two compositions;
-The manufacturing method of a polyurethane foam including the process of reducing the pressure of the obtained composition mixture and converting a foaming agent into a gaseous state is provided.

この変法では、イソシアネートは既に、ポリオール相との混合前に、近臨界または超臨界発泡剤中に存在している。イソシアネートが発泡剤中に溶解した状態で存在することが好ましい。ポリオール相と発泡剤相とを混合して得られた組成物を、発泡剤が近臨界または超臨界状態である条件下で更に保持することがより好ましい。   In this variant, the isocyanate is already present in the near-critical or supercritical blowing agent before mixing with the polyol phase. It is preferable that the isocyanate exists in a state dissolved in the foaming agent. More preferably, the composition obtained by mixing the polyol phase and the blowing agent phase is further maintained under conditions where the blowing agent is in a near-critical or supercritical state.

この方法の1つの態様では、発泡剤含有組成物を、1bar〜300barの圧力および0℃〜100℃の温度で保持する。圧力は、10bar〜180barまたは20bar〜150barの範囲であってよい。温度は、10℃〜80℃または20℃〜60℃の範囲であってよい。   In one embodiment of this method, the blowing agent-containing composition is maintained at a pressure of 1 bar to 300 bar and a temperature of 0 ° C to 100 ° C. The pressure may be in the range of 10 bar to 180 bar or 20 bar to 150 bar. The temperature may range from 10 ° C to 80 ° C or from 20 ° C to 60 ° C.

本発明は更に、先に記載した方法によって得られたポリウレタン発泡体に関する。   The invention further relates to a polyurethane foam obtained by the method described above.

本発明のポリウレタン発泡体は、例えば10nm〜10000nmの平均細孔直径を有する発泡体であってよい。それとは関係なく、本発明のポリウレタン発泡体の細孔密度は、10細孔/cm〜1018細孔/cmであってもよい。 The polyurethane foam of the present invention may be a foam having an average pore diameter of, for example, 10 nm to 10,000 nm. Regardless, the pore density of the polyurethane foam of the present invention may be 10 7 pores / cm 3 to 10 18 pores / cm 3 .

本発明はまた、ポリウレタン発泡体を製造するための、本発明の反応混合物の使用を提供する。   The present invention also provides the use of the reaction mixture of the present invention to produce a polyurethane foam.

本発明の方法を、後の図1〜3を参照して概略的に説明する。
図1は、反応体を含む近臨界または超臨界発泡剤の、別の反応体を含む外相中のエマルションを示す。
図2は、圧力低下後の、図1のエマルションの状態を示す。
図3は、反応体が反応しているときの相境界の拡大図を示す。
図4〜図8は、ポリウレタン発泡体の顕微鏡写真である。
The method of the present invention will be schematically described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an emulsion of a near-critical or supercritical blowing agent containing a reactant in an outer phase containing another reactant.
FIG. 2 shows the state of the emulsion of FIG. 1 after a pressure drop.
FIG. 3 shows an enlarged view of the phase boundary when the reactants are reacting.
4 to 8 are photomicrographs of polyurethane foam.

図1は、溶解した反応体を含む近臨界または超臨界発泡剤の、溶解した別の反応体を含む外相中のエマルションを示す。マイクロエマルションであってもよい、このエマルションは、外相1および液滴状内相2を含んでなる。極性外相1中の反応体は、概略的に描かれたポリオール3である。この外相1は、溶媒不含有であるか、または付加的な溶媒として水、極性溶媒、揮発性溶媒およびそれらの混合物を含んでなる。ポリオール3に加えて、外相1は、ポリマー、および添加剤、例えば、水、TCPPのような難燃剤、または塩などを付加的に含有してよい。   FIG. 1 shows an emulsion in an outer phase containing another dissolved reactant of a near-critical or supercritical blowing agent containing the dissolved reactant. This emulsion, which may be a microemulsion, comprises an outer phase 1 and a droplet-like inner phase 2. The reactant in the polar outer phase 1 is the schematically depicted polyol 3. This outer phase 1 is solvent-free or comprises water, polar solvents, volatile solvents and mixtures thereof as additional solvents. In addition to the polyol 3, the outer phase 1 may additionally contain polymers and additives such as water, flame retardants such as TCPP, or salts.

無極性内相2は、近臨界または超臨界の発泡剤、例えば、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパンまたはそれらの混合物を含有する。内相2は、概略的に描かれた、イソシアネート官能価2を有するイソシアネート4を更に含有する。イソシアネート4は、内相2中に、従って発泡剤中に、溶解して、懸濁して、乳化してまたは別の形態で存在する。内相2と外相1とは、親水性頭部を外相1に向け、親油性尾部を内相2に向けた界面活性剤分子5によって分離されている。   The nonpolar internal phase 2 contains a near-critical or supercritical blowing agent, such as carbon dioxide, methane, ethane, propane or mixtures thereof. The internal phase 2 further contains an isocyanate 4 having an isocyanate functionality of 2, which is schematically depicted. Isocyanate 4 is present in the internal phase 2, and thus in the blowing agent, dissolved, suspended, emulsified or otherwise. The inner phase 2 and the outer phase 1 are separated by surfactant molecules 5 with the hydrophilic head facing the outer phase 1 and the lipophilic tail facing the inner phase 2.

図2は、圧力低下後の、即ち内相2中の近臨界または超臨界流体が気体状態に転化した後の、図1のエマルションの状態を示す。本発明の方法では、流体液滴が膨張する。その結果、界面活性剤分子5の量は、内相2と外相1とを分離するのにもはや十分ではなくなる。従って、2つの相は直接接触するようになる。これを相境界6として描く。このとき内相2中の流体は気体状態なので、イソシアネート4の溶解能、懸濁能、乳化能または別の適合能は低下している。従って、溶液の場合は、イソシアネート4は沈澱する。相境界6にある沈澱イソシアネート4は、界面活性剤分子5によって極性相から分離されず、ポリオール3と直接接触するようになる。その結果、これらの反応体は互いに反応する。   FIG. 2 shows the state of the emulsion of FIG. 1 after the pressure drop, ie after the near-critical or supercritical fluid in the internal phase 2 has been converted to a gaseous state. In the method of the present invention, the fluid droplet expands. As a result, the amount of surfactant molecules 5 is no longer sufficient to separate the inner phase 2 and the outer phase 1. Thus, the two phases come into direct contact. This is drawn as the phase boundary 6. At this time, since the fluid in the internal phase 2 is in a gaseous state, the dissolving ability, suspending ability, emulsifying ability or other adaptability of the isocyanate 4 is lowered. Therefore, in the case of a solution, the isocyanate 4 precipitates. The precipitated isocyanate 4 at the phase boundary 6 is not separated from the polar phase by the surfactant molecules 5 and comes into direct contact with the polyol 3. As a result, these reactants react with each other.

図3は、反応体が反応しているときの相境界の拡大図を示す。内相2の気泡が膨張し続けると、それらは接触し、内相2中の1つの気泡の縁にあるイソシアネート分子は、外相1中のポリオール分子3と反応でき、ポリオール分子3の遊離官能基によって、別の気泡のイソシアネート4と更に反応できる。このようにして、得られた発泡体の気泡壁は安定化され、発泡体が得られる。   FIG. 3 shows an enlarged view of the phase boundary when the reactants are reacting. As the bubbles in the inner phase 2 continue to expand, they come into contact and the isocyanate molecules at the edge of one bubble in the inner phase 2 can react with the polyol molecules 3 in the outer phase 1 and free functional groups of the polyol molecules 3 Can further react with isocyanate 4 in another cell. In this way, the cell walls of the obtained foam are stabilized and a foam is obtained.

以下の実施例によって、本発明を説明する。
本発明の好ましい態様は、以下を包含する。
〔1〕エマルション内に第一相および第二相を含んでなり、その中に下記成分:
A)ヒドロキシル価が100mgKOH/g〜800mgKOH/gであって平均ヒドロキシル官能価が2以上である、ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルエステルポリオールおよびポリアクリレートポリオールからなる群から選択されるイソシアネート反応性化合物、
B)直鎖、分岐または環式C 〜C アルカン、直鎖、分岐または環式C 〜C フルオロアルカンおよび二酸化炭素からなる群から選択される発泡剤、
C)アルコキシル化アルカノール、アルコキシル化アルキルフェノール、アルコキシル化脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリアルキレンアミン、アルキルスルフェート、アルキルポリエーテル、アルキルポリグルコシド、ホスファチジルイノシトール、フッ素化界面活性剤、シロキサン基含有界面活性剤およびビス(2−エチル−1−ヘキシル)スルホスクシネートからなる群から選択される界面活性剤、
D)2以上のイソシアネート官能価を有するイソシアネート
を含んでなる、ポリウレタンへの転化に適したエマルション状反応混合物であって、
イソシアネート反応性化合物A)がエマルションの第一相に存在し、発泡剤B)が第二相に存在し、
発泡剤B)が、近臨界または超臨界状態で存在し、
イソシアネートD)が、組成物中のイソシアネートD)の総量に対して10重量%以上の割合で第二相に存在することを特徴とする、反応混合物。
〔2〕イソシアネートD)が、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートおよびトリレンジイソシアネートを含んでなる、上記〔1〕に記載の反応混合物。
〔3〕イソシアネートD)が発泡剤B)に溶解している、上記〔1〕に記載の反応混合物。
〔4〕30bar〜300barの圧力および0℃〜100℃の温度で存在する、上記〔1〕に記載の反応混合物。
〔5〕イソシアネート反応性成分A)が、240mgKOH/g〜340mgKOH/gのヒドロキシル価を有する二官能性ポリエステルポリオールを含んでなる、上記〔1〕に記載の反応混合物。
〔6〕界面活性剤成分B)が、5以下のジメチルシロキサン単位数を有するオリゴジメチルシロキサン末端基含有ポリエチレンオキシドポリエーテルである、上記〔1〕に記載の反応混合物。
〔7〕成分が、下記割合:
・ヒドロキシル価290mgKOH/g〜320mgKOH/gの二官能性ポリエステルポリオールと、グリセロールとの混合物20重量%〜45重量%、
・二酸化炭素4重量%〜20重量%、
・シロキサン−ポリアルキレンオキシドコポリマー5重量%〜25重量%、および
・ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートおよびそれらの異性体および高官能性同族体と、2,4−トリレンジイソシアネートおよび2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物20重量%〜40重量%
で存在し、個々の成分の重量割合の合計が100重量%以下である、上記〔1〕に記載の反応混合物。
〔8〕・上記〔1〕に記載した意味を有する、イソシアネート反応性化合物A)、近臨界または超臨界状態で存在する発泡剤B)、界面活性剤C)およびイソシアネートD)を供給する工程、および
・得られた組成物の圧力を低下させて、発泡剤を気体状態に転化する工程
を含む、ポリウレタン発泡体の製造方法。
〔9〕発泡剤を含んでなる組成物を、1bar〜300barの圧力および0℃〜100℃の温度で保持する、上記〔8〕に記載の方法。
〔10〕密閉型内で発泡剤成分B)を未臨界状態に転化し、密閉型は、混合装置のミキシングヘッドの一部ではなく、混合物導入後に、その内部容積および/またはその内部圧力を外部作用によって変えることができるように設計されている、上記〔8〕に記載の方法。
〔11〕・上記〔1〕に記載の、イソシアネート反応性化合物A)と界面活性剤C)とを含んでなる組成物を供給する工程、
・上記〔1〕に記載の、近臨界または超臨界状態で存在する発泡剤B)と、発泡剤B)中に存在するイソシアネートD)とを含んでなる組成物を供給する工程、
・2つの組成物を混合する工程、
・得られた組成物混合物の圧力を低下させて、発泡剤を気体状態に転化する工程
を含む、ポリウレタン発泡体の製造方法。
〔12〕上記〔8〕または〔11〕に記載の方法によって得られたポリウレタン発泡体。
〔13〕10nm〜10000nmの平均細孔直径を有する発泡体としての、上記〔12〕に記載のポリウレタン発泡体。
〔14〕10 細孔/cm 〜10 18 細孔/cm の細孔密度を有する、上記〔12〕に記載のポリウレタン発泡体。
〔15〕ポリウレタン発泡体を製造するための、上記〔1〕に記載の反応混合物の使用。
The following examples illustrate the invention.
Preferred embodiments of the present invention include the following.
[1] The emulsion comprises a first phase and a second phase, and the following components are contained therein:
A) Selected from the group consisting of polyols, polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polyether ester polyols and polyacrylate polyols having a hydroxyl number of 100 mg KOH / g to 800 mg KOH / g and an average hydroxyl functionality of 2 or more. Isocyanate-reactive compounds,
B) a linear, branched or cyclic C 1 -C 5 alkanes, linear, blowing agent selected from branched or cyclic C 1 -C 5 fluoroalkanes and the group consisting of carbon dioxide,
C) alkoxylated alkanol, alkoxylated alkylphenol, alkoxylated fatty acid, fatty acid ester, polyalkyleneamine, alkyl sulfate, alkyl polyether, alkyl polyglucoside, phosphatidylinositol, fluorinated surfactant, siloxane group-containing surfactant and bis A surfactant selected from the group consisting of (2-ethyl-1-hexyl) sulfosuccinate;
D) Isocyanates having an isocyanate functionality of 2 or more
An emulsion-like reaction mixture suitable for conversion to polyurethane comprising
Isocyanate-reactive compound A) is present in the first phase of the emulsion and blowing agent B) is present in the second phase;
The blowing agent B) is present in a near-critical or supercritical state,
Reaction mixture, characterized in that isocyanate D) is present in the second phase in a proportion of not less than 10% by weight, based on the total amount of isocyanate D) in the composition.
[2] The reaction mixture according to the above [1], wherein the isocyanate D) comprises diphenylmethane-4,4′-diisocyanate and tolylene diisocyanate.
[3] The reaction mixture according to the above [1], wherein the isocyanate D) is dissolved in the foaming agent B).
[4] The reaction mixture according to [1], which exists at a pressure of 30 bar to 300 bar and a temperature of 0 ° C. to 100 ° C.
[5] The reaction mixture according to the above [1], wherein the isocyanate-reactive component A) comprises a bifunctional polyester polyol having a hydroxyl number of 240 mgKOH / g to 340 mgKOH / g.
[6] The reaction mixture according to the above [1], wherein the surfactant component B) is an oligodimethylsiloxane end group-containing polyethylene oxide polyether having 5 or less dimethylsiloxane units.
[7] Component is the following ratio:
20% to 45% by weight of a mixture of a difunctional polyester polyol having a hydroxyl number of 290 mg KOH / g to 320 mg KOH / g and glycerol,
Carbon dioxide 4 wt% to 20 wt%,
5% to 25% by weight of siloxane-polyalkylene oxide copolymer, and
A mixture of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate and their isomers and high functional homologues with 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate 20% to 40% by weight
The reaction mixture according to [1] above, wherein the total weight ratio of the individual components is 100% by weight or less.
[8] A step of supplying an isocyanate-reactive compound A) having a meaning described in [1] above, a foaming agent B) existing in a near-critical or supercritical state, a surfactant C) and an isocyanate D). and
-A step of reducing the pressure of the obtained composition to convert the foaming agent into a gaseous state.
A process for producing a polyurethane foam, comprising:
[9] The method according to [8] above, wherein the composition comprising the blowing agent is maintained at a pressure of 1 bar to 300 bar and a temperature of 0 ° C to 100 ° C.
[10] The foaming agent component B) is converted into a subcritical state in the closed mold, and the closed mold is not a part of the mixing head of the mixing apparatus, and its internal volume and / or its internal pressure are externally introduced after the mixture is introduced. The method according to the above [8], which is designed so that it can be changed by action.
[11] A step of supplying a composition comprising the isocyanate-reactive compound A) and the surfactant C) according to [1],
A step of supplying a composition comprising the blowing agent B) present in the near-critical or supercritical state and the isocyanate D) present in the blowing agent B) according to the above [1];
-Mixing the two compositions;
-The step of reducing the pressure of the resulting composition mixture to convert the blowing agent into a gaseous state
A process for producing a polyurethane foam, comprising:
[12] A polyurethane foam obtained by the method described in [8] or [11] above.
[13] The polyurethane foam as described in [12] above as a foam having an average pore diameter of 10 nm to 10000 nm.
[14] The polyurethane foam according to the above [12], which has a pore density of 10 7 pores / cm 3 to 10 18 pores / cm 3 .
[15] Use of the reaction mixture according to the above [1] for producing a polyurethane foam.

用語解説
Desmodur(登録商標) 44V20L:31.4重量%のイソシアネート含量を有する、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)と異性体および高官能性同族体との混合物、Bayer MaterialScience AG
Desmodur(登録商標) 44V70L:30.9重量%のイソシアネート含量を有する、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)と異性体および高官能性同族体との混合物、Bayer MaterialScience AG
Desmodur(登録商標) VP.PU 1806:ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)とジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネートとの混合物、Bayer MaterialScience AG
Desmodur(登録商標) T 80:80:20の比の2,4−トリレンジイソシアネートおよび2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、Bayer MaterialScience AG
Desmophen(登録商標) VP.PU 1431:二官能性ポリエステルポリオール、Bayer MaterialScience AG、ヒドロキシル価310mgKOH/g
DABCO:1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン
DBTDL:ジラウリン酸ジブチルスズ
Silwet(登録商標) L-7607:Momentive製シロキサンポリアルキレンオキシドコポリマー
Glossary
Desmodur® 44V20L: a mixture of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI) with isomers and higher functional homologs having an isocyanate content of 31.4% by weight, Bayer MaterialScience AG
Desmodur® 44V70L: a mixture of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI) with isomers and higher functional homologs having an isocyanate content of 30.9% by weight, Bayer MaterialScience AG
Desmodur® VP.PU 1806: Mixture of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI) and diphenylmethane-2,4′-diisocyanate, Bayer MaterialScience AG
Desmodur® T 80:80:20 ratio of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), Bayer MaterialScience AG
Desmophen® VP.PU 1431: Bifunctional polyester polyol, Bayer MaterialScience AG, hydroxyl number 310 mgKOH / g
DABCO: 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane DBTDL: dibutyltin dilaurate
Silwet® L-7607: Momentive siloxane polyalkylene oxide copolymer

適当なイソシアネートを決定するために、様々なイソシアネートの発泡剤への溶解性を試験した。   In order to determine the appropriate isocyanate, the solubility of various isocyanates in the blowing agent was tested.

単量体MDI(Desmodur(登録商標) VP.PU 1806)、Desmodur(登録商標) 44V70LおよびTDI(Desmodur(登録商標) T 80)のプロパンへの溶解性を、温度25℃および圧力220barで、等体積のイソシアネートとプロパンとを予備混合することによって測定した。VP.PU 1806およびDesmodur 44V70Lは二相を形成し、それぞれの場合に、約20%のプロパンが下相(イソシアネート)に溶解したことが明らかになった。一方、Desmodur(登録商標) T 80は、プロパンと完全に混和できた。即ち、一相を形成した。   The solubility of monomeric MDI (Desmodur® VP.PU 1806), Desmodur® 44V70L and TDI (Desmodur® T 80) in propane, at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 220 bar, etc. The volume was measured by premixing isocyanate and propane. VP.PU 1806 and Desmodur 44V70L formed two phases, which revealed that in each case about 20% propane was dissolved in the lower phase (isocyanate). On the other hand, Desmodur® T 80 was completely miscible with propane. That is, one phase was formed.

単量体MDI(Desmodur(登録商標) VP.PU 1806)、Desmodur(登録商標) 44V70LおよびTDI(Desmodur(登録商標) T 80)の二酸化炭素への溶解性を、温度25℃および圧力220barで、等体積のイソシアネートと二酸化炭素とを予備混合することによって測定した。VP.PU 1806は二相を形成し、約50%の二酸化炭素が下相(イソシアネート)に溶解し、Desmodur 44V70Lは二相を形成し、約50%の二酸化炭素が下相(イソシアネート)に溶解したことが明らかになった。一方、Desmodur(登録商標) T 80は、二酸化炭素と完全に混和できた。即ち、一相を形成した。   The solubility of monomeric MDI (Desmodur® VP.PU 1806), Desmodur® 44V70L and TDI (Desmodur® T 80) in carbon dioxide at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 220 bar, It was measured by premixing an equal volume of isocyanate and carbon dioxide. VP.PU 1806 forms two phases, about 50% carbon dioxide dissolves in lower phase (isocyanate), Desmodur 44V70L forms two phases, about 50% carbon dioxide dissolves in lower phase (isocyanate) It became clear. On the other hand, Desmodur® T 80 was completely miscible with carbon dioxide. That is, one phase was formed.

二酸化炭素との混合物における臨界点の測定
発泡剤混合物が超臨界または近臨界であることを確実にするために、Desmodur T 80およびヘキサメチレンジイソシアネートを、二酸化炭素との混合物における臨界パラメーターについて試験した。HDIについて、323Kの温度での臨界点が、モル分率x=0.94および圧力p=165barのときであることが明らかになった。Desmodur T 80については、323Kの温度での臨界点は、モル分率x=0.90および圧力p=159barのときであった。
Determination of the critical point in the mixture with carbon dioxide To ensure that the blowing agent mixture is supercritical or near critical, Desmodur T 80 and hexamethylene diisocyanate were tested for critical parameters in the mixture with carbon dioxide. For HDI, the critical point at a temperature of 323 K was found to be when the molar fraction x c = 0.94 and the pressure p c = 165 bar. For Desmodur T 80, the critical point at a temperature of 323 K was when the molar fraction x c = 0.90 and the pressure p c = 159 bar.

先の教示に従って得ることができるマイクロエマルションを、ポリウレタン発泡体に転化した。このために、34℃および圧力170barで、ポリオールと触媒(DBTDLおよびDABCO)と界面活性剤との混合物を、二酸化炭素と混合した。特定の理論に拘束されることなく、この工程において、ポリオール相中に超臨界二酸化炭素液滴のマイクロエマルションが生じたと考えられる。高圧ミキシングヘッドにおいて、このエマルションをポリイソシアネートと混合した。次いで、特定の逆圧で、反応混合物を型に導入した。本発明の実施例では、型内は、二酸化炭素について超臨界条件であった。35℃に温度調節した型への導入および滞留時間の後、圧力を大気圧に下げた。滞留時間は、それぞれの発泡体について最適化した。実施例において示した重量は、重量部である。総射出重量は、それぞれの場合に120gであった。   The microemulsion that can be obtained according to the previous teachings was converted into polyurethane foam. For this, a mixture of polyol, catalyst (DBTDL and DABCO) and surfactant was mixed with carbon dioxide at 34 ° C. and a pressure of 170 bar. Without being bound by any particular theory, it is believed that this process resulted in a microemulsion of supercritical carbon dioxide droplets in the polyol phase. This emulsion was mixed with polyisocyanate in a high pressure mixing head. The reaction mixture was then introduced into the mold at a specific counter pressure. In the examples of the present invention, the mold was supercritical for carbon dioxide. After introduction into the mold temperature controlled to 35 ° C and residence time, the pressure was reduced to atmospheric pressure. The residence time was optimized for each foam. The weights shown in the examples are parts by weight. The total injection weight was 120 g in each case.

Figure 0006022466
Figure 0006022466

図4は、本発明の実施例1で得られたポリウレタン発泡体の電子顕微鏡写真である。これは、平均細孔寸法が500nmよりかなり小さいことを示している。
図5は、本発明の実施例2で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。これは、細孔寸法が50μmよりかなり小さいことを示している。
図6は、本発明の実施例3で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。これは、細孔寸法が80μmよりかなり小さいことを示している。
図7は、本発明の実施例4で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。これは、細孔寸法が60μmよりかなり小さいことを示している。
図8は、比較例5で得られたポリウレタン発泡体の光学顕微鏡写真である。これは、細孔寸法が100μmよりかなり大きいことを示している。
FIG. 4 is an electron micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 1 of the present invention. This indicates that the average pore size is much smaller than 500 nm.
FIG. 5 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 2 of the present invention. This indicates that the pore size is much smaller than 50 μm.
FIG. 6 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 3 of the present invention. This indicates that the pore size is much smaller than 80 μm.
FIG. 7 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Example 4 of the present invention. This indicates that the pore size is much smaller than 60 μm.
FIG. 8 is an optical micrograph of the polyurethane foam obtained in Comparative Example 5. This indicates that the pore size is much larger than 100 μm.

1 外相
2 内相
3 ポリオール分子
4 イソシアネート分子
5 界面活性剤分子
6 相境界
1 External Phase 2 Internal Phase 3 Polyol Molecule 4 Isocyanate Molecule 5 Surfactant Molecule 6 Phase Boundary

Claims (3)

エマルション内に第一相および第二相を含んでなり、その中に下記成分:
A)ヒドロキシル価が100mgKOH/g〜800mgKOH/gであって平均ヒドロキシル官能価が2以上である、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルエステルポリオールおよびポリアクリレートポリオールからなる群から選択されるイソシアネート反応性化合物、
B)直鎖、分岐または環式C〜Cアルカン、直鎖、分岐または環式C〜Cフルオロアルカンおよび二酸化炭素からなる群から選択される発泡剤、
C)アルコキシル化アルカノール、アルコキシル化アルキルフェノール、アルコキシル化脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリアルキレンアミン、アルキルスルフェート、アルキルポリエーテル、アルキルポリグルコシド、ホスファチジルイノシトール、フッ素化界面活性剤、シロキサン基含有界面活性剤およびビス(2−エチル−1−ヘキシル)スルホスクシネートからなる群から選択される界面活性剤、
D)2以上のイソシアネート官能価を有するイソシアネート
を含んでなる、ポリウレタンへの転化に適したエマルション状反応混合物であって、
イソシアネート反応性化合物A)がエマルションの第一相に存在し、発泡剤B)が第二相に存在し、
発泡剤B)が、超臨界状態で存在し、
イソシアネートD)が、組成物中のイソシアネートD)の総量に対して10重量%以上の割合で第二相に存在し、
界面活性剤C)が、3重量%〜30重量%の割合で存在することを特徴とする、反応混合物。
The emulsion comprises a first phase and a second phase, in which the following ingredients are:
A) Selected from the group consisting of polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, polyether ester polyols and polyacrylate polyols having a hydroxyl number of 100 mg KOH / g to 800 mg KOH / g and an average hydroxyl functionality of 2 or more. Isocyanate-reactive compounds,
B) a linear, branched or cyclic C 1 -C 5 alkanes, linear, blowing agent selected from branched or cyclic C 1 -C 5 fluoroalkanes and the group consisting of carbon dioxide,
C) alkoxylated alkanol, alkoxylated alkylphenol, alkoxylated fatty acid, fatty acid ester, polyalkyleneamine, alkyl sulfate, alkyl polyether, alkyl polyglucoside, phosphatidylinositol, fluorinated surfactant, siloxane group-containing surfactant and bis A surfactant selected from the group consisting of (2-ethyl-1-hexyl) sulfosuccinate;
D) An emulsion-like reaction mixture suitable for conversion to polyurethane comprising an isocyanate having an isocyanate functionality of 2 or more,
Isocyanate-reactive compound A) is present in the first phase of the emulsion and blowing agent B) is present in the second phase;
Foaming agent B) is present in a supercritical state,
Isocyanate D) is present in the second phase in a proportion of not less than 10% by weight relative to the total amount of isocyanate D) in the composition ;
Reaction mixture, characterized in that surfactant C) is present in a proportion of 3% to 30% by weight .
請求項1に記載した意味を有する、イソシアネート反応性化合物A)、超臨界状態で存在する発泡剤B)、界面活性剤C)およびイソシアネートD)を供給する工程、および
得られた組成物の圧力を低下させて、発泡剤を気体状態に転化する工程
を含む、ポリウレタン発泡体の製造方法。
A step of supplying an isocyanate-reactive compound A) , a blowing agent B) present in a supercritical state, a surfactant C) and an isocyanate D) having the meaning described in claim 1, and the pressure of the resulting composition The manufacturing method of a polyurethane foam including the process of lowering and converting a foaming agent into a gaseous state.
ポリウレタン発泡体を製造するための、請求項1に記載の反応混合物の使用。   Use of the reaction mixture according to claim 1 for the production of polyurethane foams.
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